SKALA Solo水分控制 系统：通过改进的烹饪控制优化奶酪含水率

SKALA Solo Cheese水分控制 系统提供的烹饪程序在时间和温度方面均保持一致，无论每次烹饪还是不同锅具之间均如此。

烹饪控制系统的开发

SKALA Solo 奶酪锅煮制控制系统的开发旨在控制煮制阶段的锅内温度，使其符合预期的温度曲线。通常，煮制阶段的温度会在特定时间内从初始温度升至最终温度。需要温度平稳上升，才能实现良好的凝乳收缩、乳清排出，并保持理想的最终含水率。 加热阶段的温度控制不佳将对出奶率、凝乳质量和最终含水率产生不利影响。

典型的PID控制回路在设定点持续上升的情况下，无法有效控制温度。PID控制回路在稳态工艺中维持温度设定点方面表现良好。若试图控制一个持续上升的设定点，将超出PID控制回路的能力范围，结果可能导致与设定点存在恒定偏差，或出现振荡现象。此外，温度响应还存在较长的滞后时间，这会增加PID调谐的难度。 图1展示了典型烹饪步骤中的蒸汽控制响应曲线，以及SKALA Solo实际的蒸汽控制响应曲线。目标是保持一种蒸汽流量，从而实现平稳且可预测的温度上升。

图1. 蒸汽阀控制装置对比

解决了延迟问题

SKALA Solo 系统采用一种基于目标温度曲线和温度对热输入响应的控制模型。该控制方法通过时间和温度模型来控制温度上升，从而避免了温度上升过快的情况。该系统利用当前温度或初始温度、最终温度、烹饪时间以及目标温度曲线来计算温度控制模型。具体采用哪种温度曲线，取决于奶酪的种类和搅拌方式。 图 2 是一张展示计算所得温度曲线示例的图表。

图2. 温度分布示例

图3比较了六位厨师在烹饪过程中锅内实际温度的情况，其中三位使用本地控制，三位使用SKALA Solo控制。如图表所示，由SKALA Solo控制的烹饪过程遵循稳定的时间/温度曲线，在恰当的时间内达到最终温度。而本地控制的温度上升不稳定，总烹饪时间也各不相同。本地控制的温度曲线中还存在温度下降的阶段。

图3. 对比了SKALA Solo控制与本地控制

局部控制与SKALA Solo控制的比较

图4显示了烹饪过程中实际的温度和蒸汽阀控制曲线。在PID控制下，蒸汽阀的调节幅度高达45%至50%。在某些时段，温度以每分钟0.7至1.1度的速率上升，而直线平均速率为0.33度。在这些高升温速率时段之后，锅内温度实际上会先下降，然后才继续上升。

图4. 典型的温度和蒸汽分布曲线

这些早期的高温上升会给保持良好的凝乳稠度带来困难。图5展示了由SKALA系统控制的五次连续煮制过程。煮锅温度的曲线走势一致，且温度上升平稳均匀。蒸汽阀的输出曲线同样平稳且相似，仅存在些许偏差，以适应每次煮制过程中的变化。请注意，随着温度接近最终设定值，煮锅温度的上升速率会逐渐减缓。这一功能可防止温度超过最终设定值。

图5. SKALA Solo的温度和蒸汽分布曲线

优势

借助 SKALA Solo 控制系统，无论是在不同批次之间还是不同奶槽之间，奶槽的温度曲线均能保持一致。SKALA Solo 允许奶酪制作人员仅通过一个参数即可选择温度曲线或温度轮廓。蒸汽阀的平稳控制消除了蒸汽阀开度骤增的情况，从而避免了奶槽温度短时间内急剧上升。在加热阶段初期温度急剧上升，可能会导致固体物质随乳清排出，并造成凝乳表面硬化。

SKALA Solo 系统还能防止温度超过最终设定值。凭借改进的温度控制功能以及重复时间和温度曲线的能力，最终奶酪的含水量将更加稳定，从而有机会将含水量最大化。随着凝乳含水量的提高，后续所有工序（如盐渍）中的变异性应会减少。最后两张图表是六西格玛图表，展示了 SKALA Solo 系统在总加热时间和最终加热温度方面的实际改进情况。

六西格玛前后对比图 1 —— 各发酵罐的单项价值控制图

六西格玛前后对比图 2 —— 各发酵罐的单项价值控制图

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